JJS1型翻斗雨量传感器校准仪出厂自动检定系统

　　0　引言

　　JJS1型翻斗雨量传感器校准仪为辽宁省气象信息与技术保障中心生产的校准翻斗雨量传感器的标准仪器,现已被中国气象局采用并配发至全国气象台站。由于仪器精度要求较高,必须进行产品的出厂检定,又因为生产数量巨大,所以,人工检定既费时又费力。为提高生产效率和降低检定人员劳动强度而研制的JJS1型翻斗雨量传感器校准仪出厂自动检定系统是利用WT-1型微动传感器[1]将水流开始或停止的信息转变成电信号,由89C51单片机[2]采集信号并处理后通过串口传给上位机(计算机)再由上位机程序完成水流从开始到停止的自动计时、产品合格判定和检定结果保存等工作。

　　1　硬件电路原理图

　　1.1　传感器电路原理图

　　根据JJS1型翻斗雨量传感器校准仪的工作原理[3],采用了以WT-1型微动传感器为核心的水流开始或停止感知器件,因为水从高处流下遇到物体阻拦时,会产生振动,而WT-1型微动传感器能将这种振动转变成负脉冲,并将电压比较器的同向输入端电压U2拉低,当同向输入端电压U2比基准电压U1低时电压比较器LM393的输出端会输出1个负脉冲(U1=R4/(R2+R4)×Vcc,R4为可变电阻器,由此可知可以通过调整R4改变整个器件的灵敏度,U1越接近Vcc灵敏度越高反之则越低),负脉冲经过CD4093与阻容微分电路[4]组成的单稳态触发器[5]整形后变为脉宽约为50 ms的负脉冲(由于篇幅关系暂态分析从略)。当水流(或水滴)开始落到WT-1型微动传感器上产生振动时,P2处就会有脉宽约为50 ms的负脉冲产生,当水流(或水滴)停止时,则负脉冲也停止。将这个信号传到单片机的I/O口,由单片机做相映处理后传给上位机程序,经过上位机分析得到水流的时间。如图1所示。

　　1.2　单片机原理图

　　图2是由89C51单片机和复位电路以及晶体振荡电路组成最小系统,引出P0,P1共16个I/O口接收传感器送来的负脉冲,(可同时检测16套JJS1型翻斗雨量传感器校准仪,P2口未引出做为扩展还可以再接8套仪器)因为要与计算机进行通讯,而单片机的TTL电平与计算机不能兼容,需要进行电平转换,所以用MAX232及其外围电路来完成相映的工作。

　　2　系统主程序及工作流程

　　2.1　单片机主程序设计思路

　　单片机主要完成监测P0,P1口状态,接收上位机命令,将P0,P1口状态通过串口发送到上位机等工作。计时工作也可以由单片机完成,但是因为要把检测结果保存到上位机中(计算机),而且计时精度为0.1 s。所以把P0,P1口状态送到上位机,由上位机来完成计时和记录保存工作,即可以保证计时精度,也可以简化单片机程序编写工作。程序简单框图和说明如下: